INTRODUCTION: The paper presents the operating conditions of tractor diesel engines that cause the appearance of thermal fatigue cracks on the edges of the piston combustion chamber. The presence of sharp edges of the combustion chamber in the pistons, which are stress concentrators, leads to an increase in the probability of their destruction and thereby limits the engine life of the diesel engine. The main reasons for the formation of cracks in the zone of the edge of the combustion chamber are indicated.
AIMS: The aim of this study is the assessment of the temperature state of pistons of the D-240 and the D-245 tractor diesel engines, produced by Minsk Motor Plant (MMP).
METHODS: Temperature gauging was carried out according to the method in order to identify the nature of changing of piston heads temperatures under stationary and nonstationary operation modes of diesel engines. Transfering of thermal electromotive force from thermocouples to measuring devices was carried out by means of an intermittent current collector. Imitaion of nonstationary operation modes was carried out by means of changing the cyclic feed of a high pressure fuel pump, using a reversible electric motor.
RESULTS: The data of the temperature state of pistons under various stationary and nonstationary operation modes of engines is provided. It is noted that the temperature state of the D-245 diesel pistons has a higher level of heat stress compared to the D-240 diesel pistons. The maximum amplitude of low-frequency temperature fluctuations at the edge of the combustion chamber and their radial differences along the piston bottom are determined, depending on the parameters of thermal loading cycles. It is noted that the most dangerous modes of diesel operation, in terms of the destruction of the edge of the combustion chamber, are sharply changing modes (eg.: the“loading – unloading” mode).
CONCLUSIONS: It is proposed to increase the fuel injection advance angle in the thermal loading cycle in order to conduct accelerated comparative tests of piston variants for thermal resistance. The developed thermal loading cycle, in which the total duration of the load increase is 180 s and the total duration of the load decrease is 90 s, can be recommended for accelerated motor tests of pistons for thermal cycling resistance. The obtained temperature measurement data is recommended to clarify boundary conditions of the first kind when calculating the piston using the FEM method.
Введение. В статье рассматриваются условия эксплуатации тракторных дизелей, вызывающие появление термоусталостных трещин на кромках камеры сгорания (КС) поршней. Наличие в поршнях острых кромок камеры сгорания, являющихся концентраторами напряжений, приводит к повышению вероятности их разрушения и тем самым ограничивает моторесурс дизеля. Указаны основные причины образования трещин в зоне кромки КС.
Цель исследования. Оценка температурного состояния поршней тракторных дизелей Минского моторного завода (ММЗ) Д-240 и Д-245.
Методы и средства. Термометрирование производилось по методике с целью выявления характера изменения температур в головках поршней на стационарных и нестационарных режимах работы дизелей. Передача термоэдс от термопар к измерительным приборам осуществлялась посредством токосъемника прерывистого действия. Имитация нестационарных нагрузочных режимов работы дизеля осуществлялась за счет изменения цикловой подачи ТНВД, с помощью реверсивного электродвигателя.
Результаты. Представлены сведения о температурном состоянии поршней при различных стационарных и нестационарных нагрузочных режимах работы двигателей. Установлено, что температурное состояние поршней дизеля Д-245 имеет более высокий уровень теплонапряженности по сравнению с поршнями дизеля Д-240. Определена максимальная амплитуда низкочастотных колебаний температур на кромке КС и их радиальных перепадов по днищу поршня, в зависимости от параметров циклов термонагружения. Отмечено, что наиболее опасными режимами работы дизеля с точки зрения разрушения кромки КС являются резкоизменяющиеся режимы (наброс нагрузки – сброс нагрузки).
Заключение. Предложено в цикле термонагружения увеличить угол опережения впрыскивания топлива для проведения ускоренных сравнительных испытаний вариантов поршней на термостойкость. Разработанный цикл термонагружения, у которого общая продолжительность наброса нагрузки составляет 180 с, а сброса – 90 с, можно рекомендовать для проведения ускоренных моторных испытаний поршней на термоциклическую стойкость. Полученные данные термометрирования рекомендованы для уточнения граничных условий первого рода при расчете поршня методом МКЭ.